JPS6056062B2 - Gate circuit of gate turn-off thyristor - Google Patents
Gate circuit of gate turn-off thyristorInfo
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- JPS6056062B2 JPS6056062B2 JP52032396A JP3239677A JPS6056062B2 JP S6056062 B2 JPS6056062 B2 JP S6056062B2 JP 52032396 A JP52032396 A JP 52032396A JP 3239677 A JP3239677 A JP 3239677A JP S6056062 B2 JPS6056062 B2 JP S6056062B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はゲートターンオフサイリスタ(以下GTOと
いう)のオフゲート回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an off-gate circuit for a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as GTO).
GTOは第1図a、bに示すように、サイリスタと同
様アノードA−カソードに−ゲートGの3・端子からな
り、通常入手できるGTOはPベースPbにゲート端子
Gが設けられており、アノードAに正の電圧が印加され
ている状態でG、に間に正のパルスを加えるとA..K
の向きにアノード電流が流れ、G..K間に負のパルス
を加えるとアノード電流が零に転する。GTOを使用す
る際にはオフゲート回路をいかに構成するかが極めて重
要てある。As shown in Figure 1a and b, the GTO consists of three terminals, an anode A, a cathode, and a gate G, similar to a thyristor.Generally available GTOs have a gate terminal G on a P base Pb, and an anode When a positive voltage is applied to A and a positive pulse is applied between G and A. .. K
An anode current flows in the direction of G. .. Applying a negative pulse across K causes the anode current to turn to zero. When using a GTO, how the off-gate circuit is configured is extremely important.
このオフゲート回路はサイリスタ回路における転流回路
に相当するもので、装置の機能上、信頼性上に及ほす影
響が大きい。従来、GTOは大容量のものが得られなか
つたのでオフゲート回路も簡単なものでよかつたが、2
00A〜600A級の大電力GTOが出現するにおよび
、オフゲート回路も低圧で100A〜200A級でしか
も電流の立上り(以下d1/Dt)が数10AIps流
すことのできるものが必要になり、従来の回路では実現
が困難となつてきている。This off-gate circuit corresponds to a commutation circuit in a thyristor circuit, and has a large effect on the functionality and reliability of the device. Conventionally, a GTO with a large capacity could not be obtained, so a simple off-gate circuit was sufficient, but 2
With the emergence of high power GTOs in the 00A to 600A class, there is a need for off-gate circuits that are low voltage, 100A to 200A class, and can flow a current rise (hereinafter referred to as d1/Dt) of several tens of AIps. It is becoming difficult to realize this.
第2図はGTOのターンオフ過程を示したものてあるが
、a図はアノード電流1A,.b図はGlK間電圧Vc
そしてc図はゲート逆電流1cである。Figure 2 shows the turn-off process of the GTO, and Figure a shows an anode current of 1A, . Figure b shows the GlK voltage Vc
Figure c shows the gate reverse current 1c.
t=TOの時点で負のゲート電流1cが流れるとt=ち
の時点でカソード電流は零になり、AlK間のインピー
ダンスが増大する。このためアノード電流1Aも減少し
始める。この時点でPベースPbのキャリアは零となり
、G..K間のNEPb接合の絶縁は回復する。引き続
きN5のキャリヤがゲート電流10として排出して完全
にブロック状態に戻る。ここで、GTOのオフゲート電
流としての具備条件をあげると次の通りである。When the negative gate current 1c flows at the time t=TO, the cathode current becomes zero at the time t=TO, and the impedance between AlK increases. Therefore, the anode current 1A also begins to decrease. At this point, the carrier of P base Pb becomes zero, and G. .. The insulation of the NEPb junction between K is restored. Subsequently, carriers in N5 are discharged as gate current 10, completely returning to the blocked state. Here, the conditions for the off-gate current of the GTO are as follows.
(1)ゲート電流1cの波高値1cpが所定値以上だせ
るものであること。(1) The peak value 1cp of the gate current 1c must be greater than a predetermined value.
ターンオフ可能なアノード電流1Aとそのときのゲート
電流10との比1A/10をターンオフゲインGという
が、代表的な例としてはG=3〜5である。したがつて
Iぇ=600AとすれはG=3としたときIcp=20
0Aは必要てある。(2)DIc/Dtが高いこと。The ratio of 1 A/10 of the anode current that can be turned off to the gate current 10 at that time is called the turn-off gain G, and a typical example is G=3 to 5. Therefore, when I=600A and G=3, Icp=20
0A is required. (2) DIc/Dt is high.
この電流勾配が低いとターンオフタイムが延びて遂には
ターンオフできなくなる。通常数10AIpsの立上り
が要求される。(3)Pb.(5Nbの蓄積電荷Qst
gを吸収し得るもので・あること。If this current gradient is low, the turn-off time will be extended and eventually turn-off will not be possible. A rise of several 10 AIps is normally required. (3) Pb. (5Nb accumulated charge Qst
It must be something that can absorb g.
即ち、オフゲート電源の供給し得る電荷量QsがQs>
Qstgを満足しなければならない次に従来の回路例で
はいかなる点が問題となるかを説明する。従来から使用
されている代表的なオフゲート回路としては、第3図a
のコンデンサ放電式と同図bのパルストランス式とがあ
る。a図のものは予かじめコンデンサ21を図示しない
充電回路で図示極性に充電しておきGTOlをターンオ
フすべき時点でスイッチ22を閉じてGTOlのG.K
間に逆電流しを流すようにしたものである。通常GTO
lのゲート、カソード端子とオフゲート電源との閉回路
は、どのように配L線を短かくしても最低1〜2μHの
インダクタンスが存在するから、もしd■。/Dt=3
0AIpsとすると、コンデンサ電圧Vcは30〜60
■に充電すればゲート条件(1)は満足する。また閉回
路の抵抗分を低くすればゲート条件(2)も満足する。
さらにゲート条件(3)に対してはQstg/■Cて定
まる容量以上のコンデンサを選定すればよいことになる
。この値は数10〜100pFのオーダになる。こうし
て得られたオフゲート回路は以下で述べるような実際上
非常に大きな問題がある。That is, the amount of charge Qs that can be supplied by the off-gate power supply is Qs>
Qstg must be satisfied Next, we will explain what problems arise in conventional circuit examples. A typical off-gate circuit conventionally used is shown in Figure 3a.
There are two types: the capacitor discharge type shown in Fig. 1 and the pulse transformer type shown in Figure b. In the case shown in Fig. a, the capacitor 21 is charged in advance to the polarity shown in the figure using a charging circuit (not shown), and when the GTOl is to be turned off, the switch 22 is closed to turn off the GTOl. K
A reverse current is passed between them. Normal GTO
In the closed circuit between the gate and cathode terminal of L and the off-gate power supply, there is an inductance of at least 1 to 2 μH no matter how short the L wire is, so if d■. /Dt=3
Assuming 0AIps, the capacitor voltage Vc is 30 to 60
If the battery is charged to (2), gate condition (1) is satisfied. Furthermore, if the resistance of the closed circuit is reduced, gate condition (2) is also satisfied.
Furthermore, for gate condition (3), it is sufficient to select a capacitor with a capacity equal to or greater than Qstg/■C. This value is on the order of several tens to 100 pF. The off-gate circuit obtained in this way has a very serious problem in practice as described below.
その1“つはコンデンサの充電装置である。GTOを各
種の装置に適用する場合に、なんらかの異常ですぐにオ
フしたいときとか高周波て使用するときのためには、で
きるだけ短時間(100psのオーダ)でこのコンデン
サを充電することが望ましいが、充電時間に反比例して
電流が増し充電回路のコストアップが著しい。他の1つ
はGTO(:りG,,K間電圧■。1の保護装置に関す
るものてある。One of them is a capacitor charging device. When applying the GTO to various devices, it must be kept as short as possible (on the order of 100 ps) in case you want to turn it off immediately due to some kind of abnormality or when using it at high frequency. Although it is desirable to charge this capacitor at There are things.
第2図bでt=ちの時点でG..K間が回復するとその
ときのコンデンサ電圧と回路インピーダンスで決まる電
圧がG..K間にVCRとして生じる。コンデンサ電圧
が高い程Va。は高くなる。しかしGTOのNEP,接
合のブレークダウン電圧は15V前後であり、これを越
えるとこの接合部が壊れてしまうので、なんらかの保護
装置が必要である。この保護装置が第3図のダイオード
11とツェナーダイオード12である。これによりVC
Rをツェナー電圧に制限することができる。尚、ダイオ
ード11は図示しないオンゲート電源からの流れ込みを
おさえるために挿入されている。しかし、オフゲート電
源が供給すべきターンオフ電力はターンオフ可能な最大
アノード電流に対応して決めるので、GTOのアノード
電流が極めて低い値のときはオフゲート電源の供給電力
の極く一部がターンオフに使用され、残りの水部分はツ
ェナーダイオード12などの保護要素に消費される。In FIG. 2b, at the time t=chi, G. .. When the voltage between G and K is restored, the voltage determined by the capacitor voltage and circuit impedance at that time becomes G. .. It occurs as a VCR between K. The higher the capacitor voltage, the Va. becomes higher. However, the breakdown voltage of the GTO's NEP junction is around 15V, and if this voltage is exceeded, this junction will break, so some kind of protection device is required. This protection device is the diode 11 and Zener diode 12 shown in FIG. This allows VC
R can be limited to the Zener voltage. Note that the diode 11 is inserted to suppress the flow from an on-gate power source (not shown). However, the turn-off power to be supplied by the off-gate power supply is determined according to the maximum anode current that can be turned off, so when the anode current of the GTO is extremely low, only a small portion of the power supplied by the off-gate power supply is used for turn-off. , the remaining water portion is consumed by protection elements such as the Zener diode 12.
GTOが大形化するにつれオフゲート電力は高いものが
必要で、例えば100Wオーダの電力が必要である。こ
の100Wオーダの電力をすべてツェナーダイオードで
消費させることが如何に困難てあるかは市販の最大定格
のツェナーダイオードを約托個も並列にしなければなら
ないことからも容易に理解てきる。つぎに第3図bのパ
ルストランス方式ではターンオフ時、スイッチ32と3
3を閉じると図示しない直流電源でパルストランス31
が励磁され、GTOlのG.,K間に逆電流10が流れ
る。この方式てはスイッチ32と33との投入に対する
制約が少ないので高周波用に適しているが、パルストラ
ンス31は漏洩インダクタンスが伴なうのでDIc/D
tがa図回路に比し相当低く(例えばa図回路の1B程
度)、それだけ電源電圧をあげないとゲート条件(1)
を満足しない。その場合、G..K間電圧VGRの保護
装置をさらに大容量化しなければならないことになる。
以上要約すると、従来のオフゲート電源はゲート条件(
1)、(2)、(3)すべてを満足させようとするとG
..K間の保護装置が非常に大きくなり、性能、コスト
、部品配置のあらゆる点で実用性に乏しいものであつた
。As the GTO becomes larger, a higher off-gate power is required, for example, on the order of 100 W. It is easy to understand how difficult it is to consume all of this power on the order of 100 W by Zener diodes, from the fact that about a dozen commercially available Zener diodes with the highest ratings must be connected in parallel. Next, in the pulse transformer system shown in Fig. 3b, at turn-off, switches 32 and 3
When 3 is closed, a pulse transformer 31 is connected to the DC power supply (not shown).
is excited, and G. of GTOl is excited. , K flows between them. This method is suitable for high frequencies because there are few restrictions on turning on the switches 32 and 33, but since the pulse transformer 31 is accompanied by leakage inductance, the DIc/D
If t is considerably lower than that of the circuit shown in figure A (for example, about 1B in the circuit shown in figure A), and the power supply voltage is not increased by that much, the gate condition (1) will be met.
not satisfied. In that case, G. .. This means that the capacity of the protection device for the voltage between K and VGR must be further increased.
To summarize the above, conventional off-gate power supplies have gate conditions (
If you try to satisfy all of 1), (2), and (3), G
.. .. The protective device between K became very large and was impractical in all respects of performance, cost, and parts arrangement.
本発明は以上の欠点を解決するためになされたものて、
DIc/Dtが高く且つ保護要素の生じる損失の少ない
大電力用に適したGTOのオフゲート回路を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks.
It is an object of the present invention to provide a GTO off-gate circuit suitable for high power use, which has a high DIc/Dt and little loss caused by protection elements.
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第4図が本発明のオフゲート回路の基本回路図で、図で
2は例えばコンデンサの直接放電による急速なDlc/
Dtを持ち持続時間の短かいパルスを供給することがで
きる第1のオフゲート電源、3は例えばパルストランス
を介して行なうものてDIc/Dtを若干犠牲にして低
電圧の電源で長時限且つ大電流を流すことのできる第2
のオフゲート電源で、この2つのオフゲート電源2,3
が並列的にGTOlのG..K間に図示極性となるよう
に接続されている。21は図示しない電源により図示極
性に充電されているコンデンサ、22はスイッチ、31
はパルストランス、32と33はスイッチである。Figure 4 is a basic circuit diagram of the off-gate circuit of the present invention.
The first off-gate power supply 3 is capable of supplying short-duration pulses with Dt, for example, through a pulse transformer, and is a low-voltage power supply that provides long-term and large current at a slight sacrifice of DIc/Dt. The second
These two off-gate power supplies 2 and 3
G. of GTOl in parallel. .. K is connected to have the polarity shown. 21 is a capacitor charged with the polarity shown by a power supply (not shown); 22 is a switch; 31
is a pulse transformer, and 32 and 33 are switches.
スイッチ32は図示しない直流電源の十極に、パルスト
ランス31の他端はこの直流電源の一極に接続される。
この第4図回路で、t=ちの時点でスイッチ22,23
及び33を閉じると、第5図に示すような電流が流れる
。The switch 32 is connected to ten poles of a DC power source (not shown), and the other end of the pulse transformer 31 is connected to one pole of the DC power source.
In this circuit of FIG. 4, at the time t=chi, the switches 22 and 23
When 33 and 33 are closed, a current as shown in FIG. 5 flows.
第5図の波形aは第1のオフゲート電流2から流れる電
流し、、波形bは第2のオフゲート電源3からの電流1
P2、波形cはそれらの合成電流てGTOのゲート電流
1cてある。電流■。1は高いDIOl/Dtを得るた
めに設けたものでパルス幅は短かい。Waveform a in FIG. 5 represents the current flowing from the first off-gate current 2, and waveform b represents the current flowing from the second off-gate power source 3.
P2 and waveform c are their combined current, which is the gate current 1c of the GTO. Current■. 1 is provided to obtain high DIOl/Dt, and its pulse width is short.
電流1P2はDIp2/Dtは低いがパルス幅は長い。
本発明はこのように、主としてゲート条件(1)と(2
)を満足する第1のオフゲート電源2と、主としてゲー
ト条件(3)を満足する第2のオフゲート電源3とを並
列的に使用することを特徴としている。第6図は本発明
の具体的回路例である。一点鎖線で囲んだ2及び3はそ
れぞれ第1及び第2のオフゲート電源である。この図で
はGTOlのオンゲート回路とコンデンサの充電回路も
合わせて示している。まずトランジスタ102をオンす
ると、直流電源100でパルストランス101が励磁さ
れ、その2次側に電圧が誘起する。その電圧で1つは抵
抗103−GTOlのゲートG−GTOlのカソードK
−パルストランス101の閉回路、そして他の1つはダ
イオード104−リアクトル105−コンデンサ21−
GTOlのゲートG−GTOlのカソードK−パルスト
ランス101の閉回路て電流が流れ、GTOlがターン
オフすると共にコンデンサ21が充電される。その電圧
■。はリアクトル105の作用によりパルストJランス
101の2次誘起電圧の約2倍になる。リアクトル10
5とコンデンサ21で決まる振動電流の周波数は回路の
周波数より十分高くなるようにしておく。トランジスタ
102はコンデンサ21の充電後は特に回路上必要がな
けれはオフす7る。つぎに、GTOlをオフする際は、
トランジスタ32をオンする。The current 1P2 has a low DIp2/Dt but a long pulse width.
In this way, the present invention mainly deals with gate conditions (1) and (2).
) and a second off-gate power supply 3 that mainly satisfies gate condition (3) are used in parallel. FIG. 6 shows a specific circuit example of the present invention. 2 and 3 surrounded by dashed lines are the first and second off-gate power supplies, respectively. This figure also shows the GTOl on-gate circuit and the capacitor charging circuit. First, when the transistor 102 is turned on, the pulse transformer 101 is excited by the DC power supply 100, and a voltage is induced on its secondary side. At that voltage, one resistor 103 - the gate G of GTOl - the cathode K of GTOl
- A closed circuit of the pulse transformer 101, and the other one is a diode 104 - a reactor 105 - a capacitor 21 -
A current flows through the gate G of GTOl, the cathode K of GTOl, and the closed circuit of the pulse transformer 101, turning off GTOl and charging the capacitor 21. Its voltage ■. is approximately twice the secondary induced voltage of the pulse transformer J transformer 101 due to the action of the reactor 105. reactor 10
The frequency of the oscillating current determined by 5 and the capacitor 21 is made to be sufficiently higher than the frequency of the circuit. After charging the capacitor 21, the transistor 102 is turned off unless it is particularly necessary for the circuit. Next, when turning off GTOl,
Turn on transistor 32.
すると、パルストランス31には・を付した極性に正の
電圧が発生する。それによつてサイリスタ22と33の
ゲートには正の電圧が印加されてそれぞれオンする。ま
ずサイリスタ22のオンによつてコンデンサ21の電荷
がコンデンサ21−サイリスタ22−GTOlのK−G
TOlのG−コンデンサ21の閉回路で急速に放電する
。その電流の流れる様子は第5図の曲線aに示す通りて
ある。またサイリスタ33のオンによりパルストランス
31を介して直流電源100からGTOlのG..K間
に逆電流が流れる。その様子は第5図の曲線bに示す通
りである。この2つの合成電流によりGTOlはターン
オフする。コンデンサ21の容量は前述のように小さな
容量とし、第5図の曲線aに示すように早めに放電させ
るのて、サイリスタ22の電流は保持電流以下になり、
オフした後更にGTOlのG..K間に生じる逆電圧が
サイリスタ22のアノード・カソード間にそのまま加わ
り、サイリスタ22のターンオフが助勢される。Then, a positive voltage is generated in the pulse transformer 31 with the polarity marked with . As a result, a positive voltage is applied to the gates of thyristors 22 and 33, turning them on. First, when the thyristor 22 is turned on, the electric charge of the capacitor 21 is changed to K-G of the capacitor 21 - thyristor 22 - GTOl.
It is rapidly discharged in the closed circuit of the G-capacitor 21 of TOl. The manner in which the current flows is as shown by curve a in FIG. Furthermore, when the thyristor 33 is turned on, the G.sub. .. A reverse current flows between K. The situation is as shown by curve b in FIG. GTOl is turned off by these two combined currents. As mentioned above, the capacitor 21 has a small capacity, and by discharging it early as shown in curve a of FIG. 5, the current of the thyristor 22 becomes less than the holding current.
After turning off, GTOl's G. .. The reverse voltage generated between K is directly applied between the anode and cathode of the thyristor 22, and the turn-off of the thyristor 22 is assisted.
GTOlの蓄積キャリヤが排出し終るとパルストランス
31の2次巻線312の電圧がツエナータイオード12
のツェナー電圧より低ければ、抵抗13を通る電流のみ
となりパルストランス31の電流は殆んど零となる。When the accumulated carriers of GTOl are completely discharged, the voltage of the secondary winding 312 of the pulse transformer 31 changes to the Zener diode 12.
If the Zener voltage is lower than the Zener voltage, only the current passes through the resistor 13, and the current in the pulse transformer 31 becomes almost zero.
この時点でトランジスタ32をオフする。2次巻線31
2の電圧がツェナー電圧以上てあるとGTOlの蓄積キ
ャリヤを排出するに必要な電流以外にツェナーダイオー
ド12とダイオード11を通る電流もパルストランス3
1が流すことになるので、できるだけ2次巻線312の
電圧はGTOlのG..K間電圧の保護レベル以下に選
んでおくことが望ましい。At this point, transistor 32 is turned off. Secondary winding 31
If the voltage of 2 is higher than the Zener voltage, the current passing through the Zener diode 12 and the diode 11 in addition to the current required to discharge the accumulated carriers of the GTOl will also be lower than the pulse transformer 3.
1 of the GTOl, the voltage of the secondary winding 312 is kept as close as possible to the G.1 of the GTOl. .. It is desirable to select a voltage below the protection level of the K voltage.
トランジスタ32のオフによりサイリスタ33もオフす
る。以上が第6図の回路におけるターンとオフの過程で
ある。つぎに他の実施例を説明する。When the transistor 32 is turned off, the thyristor 33 is also turned off. The above is the turn-on and turn-off process in the circuit of FIG. Next, another embodiment will be described.
第6図の回路で、サイリスタ33はGTOlのオンゲー
ト回路.からの流れ込みを防止するために挿入されてい
る。したがつて第7図に示すようにサイリスタ33の代
わりにダイオード33″を数個直列に接続し、GTOl
のゲートトリガ電圧よりこの電圧降下を高くしておけば
、オン電流がパルストランス!31側に流れ込むことは
防止てきる。第8図は第6図のトランジスタ32とサイ
リスタ33の各々にダイオード37と36を図示極性に
並列に設け、ダイオード11とツェナーダイオード12
からなる保護装置を省略したものであZる。In the circuit shown in FIG. 6, the thyristor 33 is the on-gate circuit of GTOl. It is inserted to prevent water from flowing in. Therefore, as shown in FIG. 7, several diodes 33'' are connected in series instead of the thyristor 33, and the GTOl
If this voltage drop is set higher than the gate trigger voltage, the on-current will be a pulse transformer! This prevents it from flowing into the 31 side. In FIG. 8, diodes 37 and 36 are provided in parallel with the transistor 32 and thyristor 33 shown in FIG.
The protective device consisting of the following is omitted.
GTOlのアノード電流hがほぼ零のときにターンオフ
回路を動作させると、第6図ではGTOlは直ちにオフ
するのてコンデンサ21の放電電流はツェナーダイオー
ド12を流れここで殆んど消費される。しかし第8図の
回路ては、ツェナーダイオード12がない代わりにコン
デンサ21−サイリスタ22−パルストランス2次巻線
312−ダイオード36−コンデンサ21の閉回路が形
成される。この結果パルストランス31の1次側にはダ
イオート37を介して電Tt,i3llが流れ、直流電
源100にコンデンサ21のエネルギーが戻ることにな
る。パルストランス31の2次巻線312の電圧はGT
OlのG..K間のフノレークタウン電圧以下となるよ
うにしておけばよい。トランジスタ32はオンしても、
2次巻線から見た閉回路はダイオード106と抵抗10
3の直列回路のみてあるから、そのときに流れる電流は
極く僅かである。このように、GTOlが軽負荷の場合
は第1のオフゲート電源2のエネルギーは電源側に回生
され、第2のオフゲート電源3の電流は極く少ない。一
方、GTOlが全負荷の場合は、前述のようにゲート条
件(1)、(2)、(3)を満足しているから極めて実
用性の高いオフゲート電源てある。第9図はコンデンサ
21の充電方法とサイリスタ32を符号22″で示す位
置に変えたものである。When the turn-off circuit is operated when the anode current h of GTOl is approximately zero, in FIG. 6, GTOl is immediately turned off and the discharge current of capacitor 21 flows through Zener diode 12, where most of it is consumed. However, in the circuit of FIG. 8, there is no Zener diode 12, but instead a closed circuit of capacitor 21-thyristor 22-pulse transformer secondary winding 312-diode 36-capacitor 21 is formed. As a result, current Tt,i3ll flows to the primary side of the pulse transformer 31 via the diode 37, and the energy of the capacitor 21 is returned to the DC power supply 100. The voltage of the secondary winding 312 of the pulse transformer 31 is GT
Ol G. .. What is necessary is to set it so that it is equal to or lower than the Funo Lake Town voltage between K. Even if the transistor 32 is turned on,
The closed circuit seen from the secondary winding is a diode 106 and a resistor 10.
Since there are only 3 series circuits, the current flowing at that time is extremely small. In this way, when the GTOl is under a light load, the energy of the first off-gate power supply 2 is regenerated to the power supply side, and the current of the second off-gate power supply 3 is extremely small. On the other hand, when GTOl is at full load, it satisfies the gate conditions (1), (2), and (3) as described above, so it is an extremely practical off-gate power supply. FIG. 9 shows a method of charging the capacitor 21 and a change in the position of the thyristor 32 indicated by the reference numeral 22''.
コンデンサ21の充電はGTOlのゲートを介していな
いのて、GTOlのゲート電流上の制約から無関係とな
り、電流値を自由に選択できる。またダイオード24と
ダイオード38により2つのオフゲート電源2,3を並
列化し、サイリスタを第6図のものと比較し1個少なく
した点に特徴がある。動作は第6図と略同様てあるから
省略する。第10図は第2のオフゲート電源をオンゲー
ト電源と一部を共用化した点に特徴がある。まずGTO
lをオンするためにトランジスタ42を点弧すると、図
示の・の極性に正の電圧が誘起し、パルストランス41
の巻線412と413に生じた電圧でGTOlが点弧す
る。さらに2次巻線414に生じた電圧でコンデンサ2
1がリアクトル105の作用で共振充電される点は前述
と変りない。しかし第6図と異なり、GTOlをオンす
べき期間中トランジスタ42は導通したままにしておく
。その間にパルストランス41は飽和し1次巻線411
の電流は抵抗43て制限された値となる。いま、直流電
源100の電圧をE、抵抗43の抵抗値をRとするとパ
ルストランス41の1次電流はE/Rとなる。Since the charging of the capacitor 21 does not occur through the gate of GTOl, the current value can be freely selected since it is unrelated to the restriction on the gate current of GTOl. Another feature is that the two off-gate power supplies 2 and 3 are paralleled by the diode 24 and the diode 38, and the number of thyristors is reduced by one compared to the one shown in FIG. The operation is substantially the same as that in FIG. 6, so a description thereof will be omitted. FIG. 10 is characterized in that a portion of the second off-gate power supply is shared with the on-gate power supply. First, GTO
When the transistor 42 is turned on to turn on the pulse transformer 41, a positive voltage is induced in the polarity shown in the figure.
The voltage developed across windings 412 and 413 causes GT01 to fire. Furthermore, the voltage generated in the secondary winding 414 causes the capacitor 2 to
The point that 1 is resonantly charged by the action of the reactor 105 is the same as described above. However, unlike FIG. 6, transistor 42 remains conductive during the period when GTOl is to be turned on. During that time, the pulse transformer 41 is saturated and the primary winding 411
The current has a value limited by the resistor 43. Now, if the voltage of the DC power supply 100 is E and the resistance value of the resistor 43 is R, the primary current of the pulse transformer 41 is E/R.
またパルストランス41の各巻線411〜416の巻数
をそれぞれNl,n2・・・・・・・・・N6とする。
つぎに、GTOlをオフするためにトランジスタ42を
オフすると、パルストランス41の励磁電流をしや断す
ることになるので、その瞬間・の付した側が負の極性の
電圧がパルストランス41の各巻線に生じる。その結果
、サイリスタ22のゲートにはダイオード25、抵抗2
3を介して正電圧が印加されサイリスタ22は点弧する
。同様に、サイリスタ33も抵抗34を介してゲートに
正電圧が印加され点弧する。したがつて、コンデンサ2
1はサイリスタ22を介してGTOlのG.K間に逆電
流を供給する一方、パルストランス41に蓄積されたエ
ネルギにより巻線413−GTOlのK−GTOlのG
−サイリスタ33一巻線413の閉回路て電流が流れる
。その電流の大きさは最大NlllE:/N3Rで与え
られる。かくして立上りの早いコンデンサ21の放電電
流と持続時間の長いパルストランス41からの電流によ
りGTOlがオフすることになる。この回路でGTOl
が軽負荷でコンデンサ21が完全に放電し終らないうち
にGTOlのG,.K間の絶縁が回復したときは、コン
デンサ21−サイリスタ22−パルストランス41の3
次巻線413−ダイオード36−コンデンサ21の閉回
路で放電する。Further, the number of turns of each of the windings 411 to 416 of the pulse transformer 41 is set to Nl, n2, . . ., N6, respectively.
Next, when the transistor 42 is turned off in order to turn off the GTOl, the excitation current of the pulse transformer 41 is cut off, so that at that moment a voltage of negative polarity is applied to each winding of the pulse transformer 41. occurs in As a result, a diode 25 and a resistor 2 are connected to the gate of the thyristor 22.
A positive voltage is applied through the thyristor 3 and the thyristor 22 is fired. Similarly, a positive voltage is applied to the gate of the thyristor 33 via the resistor 34, causing it to fire. Therefore, capacitor 2
1 of GTOl via thyristor 22. While supplying a reverse current between K, the energy stored in the pulse transformer 41 causes the winding 413-GTOl to
- Current flows through the closed circuit of the thyristor 33 and the winding 413. The magnitude of that current is given by the maximum NlllE:/N3R. In this way, the GTOl is turned off due to the discharge current of the capacitor 21 which rises quickly and the current from the pulse transformer 41 which lasts a long time. With this circuit, GTOl
is under a light load, and before the capacitor 21 is completely discharged, G, . When the insulation between K is restored, the capacitor 21 - thyristor 22 - pulse transformer 41 3
Discharge occurs in the closed circuit of the next winding 413 - diode 36 - capacitor 21.
その結果、パルストランス41の第6次巻線416の巻
線jと巻線413の巻数N3の比を適当に選ぶと巻線4
16の・側の電位が直流電源100の負極より低下しダ
イオード45が導通し巻線416の端子電圧は電圧Eに
クランプされる。したがつて巻線413の電圧はnェ/
N6になる。この大きさが、GTOlのG.,K間のブ
レークダウン電圧以下となるように巻数比を選ぶことに
なる。このようにして、コンデンサ21のエネルギの一
部を電源に戻すことができる。尚、上記説明で、パルス
トランスに代えて貫通変流器を用いることもてきる。以
上記載の如く本発明ではGTOオフ電源として、DIO
/Dtが高く幅の狭いパルスを供給する第1のオフゲー
ト電源と、低圧大電流を流し得る第2のオフゲート電源
を並列にGTOのG..K間に接続して構成するもので
あるが、この本発明によれば次の効果が得られる。As a result, if the ratio between the winding j of the sixth winding 416 of the pulse transformer 41 and the number of turns N3 of the winding 413 is appropriately selected, the winding 4
16 becomes lower than the negative electrode of the DC power supply 100, the diode 45 becomes conductive, and the terminal voltage of the winding 416 is clamped to the voltage E. Therefore, the voltage of winding 413 is n/
It becomes N6. This size is the G. The turns ratio is selected so that the breakdown voltage between , and K is lower than or equal to the breakdown voltage. In this way, part of the energy in capacitor 21 can be returned to the power supply. Incidentally, in the above explanation, a feedthrough current transformer may be used instead of the pulse transformer. As described above, in the present invention, the DIO
A first off-gate power supply that supplies a narrow pulse with a high /Dt and a second off-gate power supply that can flow a low voltage and large current are connected in parallel to the G. .. According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1)第1のオフゲート電源の電圧を上げてDIcl/
Dtを高くしてもパルス幅が狭いので、保護装置の平均
損失は小さいものでよく、またその損失を原理的には極
めて小さくすることができる。(1) Increase the voltage of the first off-gate power supply to
Even if Dt is increased, the pulse width is narrow, so the average loss of the protection device may be small, and in principle, the loss can be made extremely small.
コンデンサ放電式を使う場合、電荷量が小さくてよいか
らコンデンサの値を低くできる。このことは充電装置も
簡単となり、高周波化がてきることを示す。(2)第2
のオフゲート電源はDI,2/Dtは低くてよいからそ
の出力電圧をGTO(7)G..K間のブレークダウン
電圧より低めに選ふことも可能となる。When using the capacitor discharge method, the value of the capacitor can be lowered because the amount of charge is small. This means that the charging device will also be simpler and higher frequency will be possible. (2) Second
Since the off-gate power supply of DI and 2/Dt may be low, its output voltage is set to GTO(7)G. .. It is also possible to select a voltage lower than the breakdown voltage between K.
したがつてG.K間の接合部が絶縁回復後印加される逆
電圧VCRがブレークダウン電圧に達しないようにする
ことができるので保護装置を完全に省略若しくは簡略化
することが可能となる。Therefore, G. Since it is possible to prevent the reverse voltage VCR applied to the junction between K after insulation recovery from reaching the breakdown voltage, it is possible to completely omit or simplify the protection device.
第1図A,bはGTOの記号と内部モデル図、第2図A
,b,cはGTOのターンオフ時の波形図、第3図A,
bはコンデンサ放電式及びパルストランス式のそれぞれ
従来のGTOのオフゲート電源の回路図、第4図は本発
明の基本的実施例の回路図、第5図は本発明におけるオ
フゲート電流波形図、第6図乃至第10図は本発明の他
実施例を説明するそれぞれ回路図てある。
1・・・・・・GTOl2・・・・・・第1のオフゲー
ト電源、3・・・・・・第2のオフゲート電源、21,
44・・・・・・コンデンサ、22,33,22″・・
・・・・サイリスタ、11,104,106,33″,
24,25,36,37,38,45・・・・・・ダイ
オード、41・・・・・・パルストランス、32,42
・・・・・・トランジスタ、100・・・・・・電源。Figure 1 A and b are GTO symbols and internal model diagrams, Figure 2 A
, b, c are waveform diagrams at turn-off of GTO, Fig. 3A,
b is a circuit diagram of a conventional off-gate power supply of a capacitor discharge type and a pulse transformer type GTO, FIG. 4 is a circuit diagram of a basic embodiment of the present invention, FIG. 5 is an off-gate current waveform diagram in the present invention, and FIG. Figures 1 through 10 are circuit diagrams for explaining other embodiments of the present invention. 1...GTOl2...First off-gate power supply, 3...Second off-gate power supply, 21,
44... Capacitor, 22, 33, 22''...
...thyristor, 11,104,106,33'',
24, 25, 36, 37, 38, 45... Diode, 41... Pulse transformer, 32, 42
...Transistor, 100...Power supply.
Claims (1)
より励磁され2次巻線からダイオードを介してゲートタ
ーンオフサイリスタのオンゲート電流を供給するターン
オン用パルストランスと、1次巻線が第2のスイッチン
グ素子を介して電源により励磁され2次巻線からダイオ
ードまたはサイリスタを介してゲートターンオフサイリ
スタのオフゲート電流を供給するターンオフ用パルスト
ランスと、前記ターンオン用パルストランスの2次巻線
側に設けられ前記第1のスイッチング素子の閉路時に前
記ダイオードを介して充電されるコンデンサと、前記ゲ
ートターンオフサイリスタをターンオフする際に、前記
第2のスイッチング素子の閉路と同期して閉路し前記コ
ンデンサの充電電荷を前記ゲートターンオフサイリスタ
のオフゲート電流として放電させるための第3のスイッ
チング素子と、前記ゲートターンオフサイリスタのゲー
トとカソード間に接続されゲートターンオフサイリスタ
ターンオフ後の前記コンデンサの放電電荷を消費させる
ダイオードおよびツェナーダイオードからなる保護装置
とを備えて成ることを特徴とするゲートターンオフサイ
リスタのゲート回路。 2 1次巻線が第1のスイッチング素子を介して電源に
より励磁され2次巻線からダイオードを介してゲートタ
ーンオフサイリスタのオンゲート電流を供給するターン
オン用パルストランスと、1次巻線が第2のスイッチン
グ素子を介して電源により励磁され2次巻線からダイオ
ードまたはサイリスタを介してゲートターンオフサイリ
スタのオフゲート電流を供給するターンオフ用パルスト
ランスと、前記ターンオン用パルストランスの2次巻線
側に設けられ前記第1のスイッチング素子の閉路時に前
記ダイオードを介して充電されるコンデンサと、前記ゲ
ートターンオフサイリスタをターンオフする際に、前記
第2のスイッチング素子の閉路と同期して閉路し前記コ
ンデンサの充電電荷を前記ゲートターンオフサイリスタ
のオフゲート電流として放電させるための第3のスイッ
チング素子と、前記第2のスイッチング素子に並列に設
けられた回生用の第1のダイオードと、前記ダイオード
またはサイリスタに逆並列に設けられた回生用の第2の
ダイオードとを備えて成ることを特徴とするゲートター
ンオフサイリスタのゲート回路。[Claims] 1. A turn-on pulse transformer whose primary winding is excited by a power supply through a first switching element and which supplies an on-gate current of a gate turn-off thyristor from a secondary winding through a diode; a turn-off pulse transformer whose winding is excited by a power supply through a second switching element and supplies an off-gate current of a gate turn-off thyristor from a secondary winding through a diode or thyristor; and a secondary winding of the turn-on pulse transformer. A capacitor provided on the line side and charged via the diode when the first switching element is closed, and a capacitor that is closed in synchronization with the closing of the second switching element when the gate turn-off thyristor is turned off. a third switching element for discharging the charge of the capacitor as an off-gate current of the gate turn-off thyristor; and a third switching element connected between the gate and cathode of the gate turn-off thyristor to consume the discharge charge of the capacitor after the gate turn-off thyristor is turned off. A gate circuit for a gate turn-off thyristor, comprising a protection device consisting of a diode and a Zener diode. 2. A turn-on pulse transformer whose primary winding is excited by a power supply through a first switching element and supplies an on-gate current of a gate turn-off thyristor from a secondary winding through a diode; a turn-off pulse transformer that is excited by a power supply through a switching element and supplies an off-gate current of a gate turn-off thyristor from a secondary winding through a diode or a thyristor; When the first switching element is closed, the capacitor is charged via the diode, and when the gate turn-off thyristor is turned off, the capacitor is closed in synchronization with the closing of the second switching element, and the charge charged in the capacitor is transferred to the capacitor. a third switching element for discharging as an off-gate current of the gate turn-off thyristor; a first diode for regeneration provided in parallel with the second switching element; and a first diode provided in antiparallel with the diode or thyristor. A gate circuit for a gate turn-off thyristor, comprising a second diode for regeneration.
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